李海濱 吳林芳 黃蕭灑 鐘偉華 曹洪麟
(1.廣東惠東蓮花山白盆珠省級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理處,廣東 惠州 516003;2.廣州林芳生態(tài)科技有限公司,廣東 廣州 510520;3.中國科學(xué)院華南植物園,廣東 廣州 510650)
自全國首個(gè)自然保護(hù)區(qū)——鼎湖山自然保護(hù)區(qū)1956年建立以來,廣東省已建立各級(jí)各類自然保護(hù)區(qū)290個(gè),總面積占全省國土面積7.24%。自然保護(hù)區(qū)的建立對(duì)生物多樣性保護(hù)、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能維持、生態(tài)服務(wù)的提供等起了重要作用[1-2],生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。森林土壤是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,是森林植被生存的重要物質(zhì)基礎(chǔ),對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)起主導(dǎo)作用。一方面,森林土壤的理化性質(zhì)和養(yǎng)分含量對(duì)森林植被的組成和演替影響很大;另一方面,森林植被通過生長、凋落、分解和演替不斷向土壤補(bǔ)償養(yǎng)分,并對(duì)森林土壤的理化性質(zhì)產(chǎn)生顯著影響[3-4],維持森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)養(yǎng)分的循環(huán)和動(dòng)態(tài)平衡[5]。森林土壤養(yǎng)分存在天然的空間變化特征[6-7],大氣N沉降[8]、土地利用類型[9]、林業(yè)經(jīng)營措施和管理[10]等, 均會(huì)對(duì)森林土壤養(yǎng)分和理化性質(zhì)產(chǎn)生重要影響。其中,植被類型是影響森林土壤養(yǎng)分的最重要因素[11-12]。針對(duì)自然保護(hù)區(qū)開展不同植被類型土壤養(yǎng)分的異質(zhì)性研究不僅對(duì)了解森林土壤的形成、森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能發(fā)揮以及森林健康和可持續(xù)發(fā)展具有重要的參考價(jià)值,而且對(duì)闡明土壤與植物的關(guān)系也有重要理論意義。
本文以廣東省惠東蓮花山白盤珠自然保護(hù)區(qū)典型林分類型——針闊混交林、山地常綠闊葉林和季風(fēng)常綠闊葉林為研究對(duì)象,分析不同類型下森林表層土壤(0~20 cm)的養(yǎng)分含量,探討不同養(yǎng)分間的相關(guān)性,以期為自然保護(hù)區(qū)森林土壤肥力管理提供數(shù)據(jù)支持。
蓮花山白盆珠省級(jí)自然保護(hù)區(qū)(115°02′02″~115°15′38″E,23°02′44″~23°11′10″N)位于廣東省惠東縣東北部,由原惠州市蓮花山市級(jí)保護(hù)區(qū)和白盆珠水源林自然保護(hù)區(qū)合并而成,于2004年1月經(jīng)廣東省人民政府批準(zhǔn),更名為蓮花山白盆珠省級(jí)自然保護(hù)區(qū)。保護(hù)區(qū)總面積為14 034.1 hm2。主要保護(hù)對(duì)象為南亞熱帶常綠闊葉林森林生態(tài)系統(tǒng)和內(nèi)陸性濕地生態(tài)系統(tǒng)及候鳥棲息繁育環(huán)境,是集生物資源和環(huán)境資源保護(hù)、科學(xué)研究、科普教育、生態(tài)旅游于一體的綜合性自然保護(hù)區(qū)。保護(hù)區(qū)屬南亞熱帶季風(fēng)氣候,受海拔影響,土壤呈明顯的垂直地帶性:海拔400 m以下為赤紅壤,400~800 m 為山地紅壤,800~1 000 m為山地黃壤,1 000 m 以上為灌叢草甸土[13-14]。
森林土壤采自保護(hù)區(qū)內(nèi)3種典型的森林類型:針闊混交林(A)、季風(fēng)常綠闊葉林(B)和山地常綠闊葉林(C)固定樣地,樣地為1 hm2。針闊混交林位于保護(hù)區(qū)東流村附近,海拔300 m,主要由鵝掌柴(Schefぼera heptaphylla)、馬尾松(Pinus massoniana)、光葉山礬(Symplocos lancifolia)、單毛榿葉樹(Clethra bodinieri)和大頭茶(Gordonia axillaris)等物種組成;季風(fēng)常綠闊葉林位于保護(hù)區(qū)觀音臺(tái)附近,海撥500 m,由華潤楠(Machilus chinensis)、羅浮柿(Diospyros morrisiana)、黃樟(Cinnamomum parthenoxylon)、鵝掌柴和鼠刺(Itea chinensis)等物種組成;山地常綠闊葉林位于保護(hù)區(qū)蓮花寺廟后山,海撥900 m,主要由羅浮柿、卷毛山礬(Symplocos ulotricha)、柳葉毛蕊茶(Camellia salicifolia)、榕葉冬青(Ilex ficoidea)、荷木(Schima superba)和煙斗柯(Lithocarpus hancei)等物種組成。2016年10月,在每個(gè)林型內(nèi)的固定樣地劃分25個(gè)20 m×20 m樣方,參照南亞熱帶森林土壤采樣方法[15], 在每個(gè)樣方內(nèi)用內(nèi)徑5 cm 土鉆隨機(jī)采集5~8個(gè)0~20 cm深土樣, 混合成為一個(gè)復(fù)合樣, 裝于塑料袋,帶回實(shí)驗(yàn)室待分析,每種林型總共采集25個(gè)混合樣(n =25)。
土壤樣品在室內(nèi)自然風(fēng)干,過篩(2 mm土壤篩),手工挑除根系和雜質(zhì)。用pH計(jì)測(cè)定土壤pH值,用重鉻酸鉀氧化—外加熱法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)含量,用凱氏消煮法測(cè)定土壤全N含量,堿解擴(kuò)散法測(cè)定土壤速效N含量,硫酸—高氯酸消煮—鉬銻抗分光光度法測(cè)定全P含量,鹽酸和硫酸溶液浸提法測(cè)定有效P含量。不同森林類型土壤養(yǎng)分含量差異性用ANOVA進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,養(yǎng)分含量之間的相關(guān)性用Person相關(guān)性進(jìn)行檢驗(yàn)。使用SPSS19.0軟件分析,差異性水平P = 0.05。
ANOVA統(tǒng)計(jì)分析表明,蓮花山白盆珠省級(jí)自然保護(hù)區(qū)不同森林類型的土壤pH值和養(yǎng)分存在顯著差異性(圖1)。針闊混交林和季風(fēng)常綠闊葉林土壤pH值顯著高于山地常綠闊葉林,但二者土壤的全N、全P含量則顯著低于山地常綠闊葉林;土壤有機(jī)質(zhì)含量則呈現(xiàn)出山地常綠闊葉林 > 季風(fēng)常綠闊葉林 > 針闊混交林的特征,表明森林植被類型對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量影響顯著,針闊混交林土壤有機(jī)質(zhì)含量最低;土壤速效N含量則與全N含量相反,針闊混交林顯著高于兩種常綠闊葉林,體現(xiàn)了類型森林對(duì)土壤N需求的差異;有效P則與速效N的含量相反,山地常綠闊葉林土壤含量最高,針闊混交林土壤含量最低。
利用Person相關(guān)性分析表明,森林土壤pH值和養(yǎng)分之間的相關(guān)性隨森林類型的不同而異(表1)。在針闊混交林中,僅僅發(fā)現(xiàn)土壤全N含量與全P含量呈現(xiàn)極顯著的正相關(guān);在季風(fēng)常綠闊葉林中,土壤pH值與土壤全P含量呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān),但與土壤速效N呈現(xiàn)極顯著正相關(guān);土壤全N和全P呈現(xiàn)極顯著正相關(guān);在山地常綠闊葉林中,土壤基本化學(xué)性狀之間存在較多的顯著相關(guān),土壤pH值與有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān),與速效N呈顯著正相關(guān),土壤全P與全N極顯著正相關(guān),有機(jī)質(zhì)含量與速效N含量之間存在顯著正相關(guān)。森林土壤基本化學(xué)性狀相關(guān)性的差異,體現(xiàn)了森林類型和森林海拔對(duì)土壤理化性狀的影響。
表1 3種森林類型下土壤pH值與各養(yǎng)分含量間的相關(guān)性Tab. 1 The correlations among the pH values and the nutrient contents in the soils of three forest types
廣東蓮花山白盆珠省級(jí)自然保護(hù)區(qū)不同森林類型土壤基本理化性狀隨森林類型的不同而異。山地常綠闊葉林土壤酸性要低于針闊混交林和季風(fēng)常綠闊葉林,但有機(jī)質(zhì)、全N和全P顯著高于針闊混交林和季風(fēng)常綠闊葉林;針闊混交林土壤速效N最高,但有效P含量最低。在3種森林類型中,土壤全N與全P均呈現(xiàn)出極顯著相關(guān),而其它性狀的相關(guān)性隨森林類型而異,體現(xiàn)了森林類型和海拔對(duì)土壤化學(xué)性狀影響普遍性和特異性。
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